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計畫名稱:低阻值矽基板之氮化鎵磊晶工程與射頻元件製程開發計畫

申請機構:環球晶圓股份有限公司

學研機構:國立清華大學

計畫執行期程:105/05/01~106/04/30

計畫摘要
近年來,研發具有可用於無線通訊系統之高功率密度的射頻(Radio frequency, RF)元件,相當受到重視。到目前為止,用來製作矽基板氮化鎵高頻元件的基板皆為高阻值(>kΩ-cm)。但高阻值矽基板的強度較弱,容易導致磊晶後晶圓翹曲龜裂,無法成長較厚的氮化鎵緩衝層(>2um)。除此之外,高阻值的矽基板價格也較昂貴,較不符合經濟效益。這使得低阻值(<10Ω-cm)矽基板的氮化鎵高頻元件相當具有研究價值。本計畫主要是在低阻值八吋矽基板上成長高絕緣性的氮化鎵緩衝層來大幅降低低阻值矽基板的寄生效應,另外,除了歐姆接觸的最佳化之外,環球晶圓提出具有混合型汲極結構的高頻元件,可有效提升元件的本質轉導與崩潰電壓。最後配合完整的分析將可順利達成計畫之目標,對於提升國內發展通訊相關高附加價值之產業的國際競爭力將有很大的助益。 對於未來的產業效益,「高強度八吋矽基板開發」,利用硼鍺雙摻提供了結構上的強化;另外,在高精度與高平坦化的基板特性方面,則可增加磊晶製程時的穩定性,對於其他半導體高端產品的需求也可應用,可有效提升Si半導體業務能力,開發新產品市場。「高品質、高絕緣性、低翹曲度與高電子遷移率之氮化鎵磊晶片」,環球晶圓為國內首家在8吋高強度矽基板上成長6um厚度之高絕緣性氮化鎵磊晶層。另外,環球晶圓也為世界唯一同時具有矽基板長晶技術與氮化鎵磊晶技術之公司。借由矽基板與氮化鎵磊晶重直整合,除可有效降低產品成本,也能增加台灣在氮化鎵元件之技術能力與競爭力;如此,不僅具有科技的前瞻性,更可帶動產業的進步,增加台灣在國際市場能見度,並且優先跨越至未來的5G市場。「高頻元件製程技術」學研機構多年的高頻元件之設計與製程經驗,配合環球晶圓的磊晶技術,發展具有高阻值緩衝層之低阻值矽基板氮化鎵高頻元件設計與製作;透過混合型汲極結構來提升元件的高頻特性(fT達50 GHz),並且提升元件之崩潰電壓(VBK達85V),其JFOM(=fT×VBK)可達4.2 THz∙V,已非常接近其他已發表文獻之水準,對於這嶄新的電極結構應用在5G市場,是非常具有潛力的。